自動(dòng)控制末試卷A

1、南京高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校2009年2010第 一 學(xué)期期末考試（A）班級(jí) 507211 507212 507213 課程 自動(dòng)控制原理 考試題（開卷）系 電氣系 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 題號(hào)一二三四五六七八九十總分得分一、 填空題（每題3分，共45分）1、反饋控制是這樣一種控制過程，它能夠在 的情況下，力圖減小系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（也稱參據(jù)量）（或者任意變化的希望的狀態(tài)）之間的 ，而且其工作正是基于這一偏差基礎(chǔ)之上的。在這里，反饋控制僅僅是對(duì) （既那些預(yù)先無法知道的擾動(dòng)）而設(shè)計(jì)的，因?yàn)閷?duì)于可以預(yù)計(jì)的或是已知的擾動(dòng)來說，總是可以在系統(tǒng)加以校正的，因而對(duì)于他們的測量是完全不必要的。 2、隨動(dòng)系統(tǒng)是一種

2、系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，輸出量是 。因此，隨動(dòng)系統(tǒng)這個(gè)術(shù)語，與位置（或速度或加速度）控制系統(tǒng)是同義語。在現(xiàn)代工業(yè)中，廣泛采用者隨動(dòng)系統(tǒng)。例如，采用程序指令的機(jī)床的全自動(dòng)化操作，就可以應(yīng)用隨動(dòng)系統(tǒng)來完成。 3、過程控制系統(tǒng) 當(dāng)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的輸出量是 等這樣一些變量時(shí)，就叫過程控制系統(tǒng)。 4、反饋 把取出的輸出量送回輸入端，并與 的過程，稱為反饋。若反饋的信號(hào)與輸入信號(hào)相減，使產(chǎn)生的偏差越來越小，則稱為負(fù)反饋；反之，則稱為 。反饋控制 就是采用 進(jìn)行控制的過程，而且由于引入了被反饋量的反饋信息，整個(gè)控制過程成為閉合的，因此反饋控制也稱為 。 5、控制系統(tǒng)是由 等組成。數(shù)學(xué)模型： 在分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，了

3、解這些磚磚瓦瓦的工作原理及運(yùn)動(dòng)過程是很重要的，更重要的是深入研究它們的 ，正確列寫出它們的數(shù)學(xué)表達(dá)式。我們把描述的數(shù)學(xué)表達(dá)式叫做系統(tǒng)或元件的 模型。6、建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的幾個(gè)步驟：1建立 模型。2、列寫 方程。利用適當(dāng)?shù)奈锢矶桑ㄈ缗ｎD定律、基爾霍夫電流和電壓定律、能量守恒定律）等。3、選定系統(tǒng)的 （僅在建立狀態(tài)模型時(shí)要求），消去中間變量，建立適當(dāng)?shù)妮斎胼敵瞿Ｐ突驙顟B(tài)空間模型。7、頻率響應(yīng)法還具有如下特點(diǎn)：（1）頻率特性具有明確的 意義，它可以用 的方法來確定，這對(duì)于難以列寫微分方程式的元部件或系統(tǒng)來說，具有重要的實(shí)際意義。（2）由于共6頁頻率響應(yīng)法主要通過 的圖形對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，因而具有形象

4、直觀和計(jì)算量少的特點(diǎn)。（3）頻率響應(yīng)法不僅適用于線性定常系統(tǒng)，而且還適用于傳遞函數(shù)不是有理數(shù)的純滯后系統(tǒng)和部分非線性系統(tǒng)的分析。8、頻率特性的基本概念：頻率特性又稱頻率響應(yīng)，它是系統(tǒng)（或元件）對(duì) 信號(hào)的響應(yīng)特性。設(shè)線性系統(tǒng)的輸入為一頻率為的正弦信號(hào)，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的輸出具有和輸入 的正弦函數(shù)，但其 一般均不同于輸入量，且隨著輸入信號(hào) 的變化而變化，9、頻率特性的表示法：(1) 圖(Bode diagram or logarithmic plot)。(2) 圖(Log-magnitude versus phase plot)。10、對(duì)數(shù)頻率特性。對(duì)數(shù)頻率特性曲線，由兩張圖組成：一張是對(duì)數(shù) ，它的

5、縱坐標(biāo)為，單位是分貝，用符號(hào)表示。常用表示。另一張是 圖。它的縱坐標(biāo)為()，兩張圖的縱坐標(biāo)均按線性分度，橫坐標(biāo)是角速率，采用分度(為了在一張圖上同時(shí)能展示出頻率特性的低頻和高頻部分)。故坐標(biāo)點(diǎn)不得為零。1到10的距離等于10到100的距離，這個(gè)距離表示10倍頻程，用dec表示。11、極坐標(biāo)圖(Polar plot)，幅相頻率特性曲線，幅相曲線頻率特性是復(fù)數(shù)?？捎?和 的向量表示。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率變化時(shí)，向量的幅值和相位也隨之作相應(yīng)的變化，其端點(diǎn)在復(fù)平面上移動(dòng)的 稱為極坐標(biāo)圖。這種圖形主要用于對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究，奈奎斯特(N.Nyquist)在1932年基于極坐標(biāo)圖闡述了反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性的論證

6、。利用開環(huán)頻率特性研究閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而不必解出特征根。為紀(jì)念他對(duì)控制系統(tǒng)作出的貢獻(xiàn)，這種圖又名 ，簡稱奈氏圖。12、典型環(huán)節(jié)j比例環(huán)節(jié) k慣性環(huán)節(jié) l一階微分環(huán)節(jié) m振蕩環(huán)節(jié) ；n二階微分環(huán)節(jié) ；o積分環(huán)節(jié) ；p微分環(huán)節(jié) ；13、勞斯穩(wěn)定判據(jù)就是這種間接的方法（不用 ，因?yàn)榍蟾軓?fù)雜），它是由勞斯于1877年首先提出的。有關(guān)勞斯判據(jù)自身的數(shù)學(xué)論證。j如果勞斯表中第一列的系數(shù)均為正值，則其特征方程式的根都在S的 ，相應(yīng)的系統(tǒng)是 的。k如果勞斯表中第一列系數(shù)的符號(hào)有變化，其變化的次數(shù)等于該特征方程式的根在S的右半平面上的個(gè)數(shù)，相應(yīng)的系統(tǒng)為不穩(wěn)定。14、在應(yīng)用勞斯判據(jù)時(shí)，有可能會(huì)碰到以下兩種特殊

7、情況。勞斯表某一行中的 ，而該行的其余各項(xiàng)不等于零或沒有余項(xiàng)，這種情況的出現(xiàn)使勞斯表無法繼續(xù)往下排列。解決的辦法是以一個(gè) 來代替為零的這項(xiàng)，據(jù)此算出其余的各項(xiàng)，完成勞斯表的排列。若勞斯表 的符號(hào)有變化，其變化的次數(shù)就等于該方程在S右半平面上 ，相應(yīng)的系統(tǒng)為不穩(wěn)定。如果第一列上面的系數(shù)與下面的系數(shù)符號(hào)相同，則表示該方程中有一對(duì)共軛虛根存在，相應(yīng)的系統(tǒng)也屬不穩(wěn)定。共6頁15、穩(wěn)定性的定義控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的嚴(yán)格定義和理論闡述是由俄國學(xué)者李雅普諾夫于1892年提出的，它主要用于判別時(shí)變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。設(shè)一線性定常系統(tǒng)原處于某一平衡狀態(tài)，若它瞬間受到某一 而偏離了原來的平衡狀態(tài)，當(dāng)此擾動(dòng)撤消后，系統(tǒng)仍能回到原有的平衡狀態(tài)，則稱該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。反之，系統(tǒng)為不穩(wěn)定。由此可知：線形系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于系統(tǒng)的 （結(jié)構(gòu)、參數(shù)），與系統(tǒng)的 無關(guān)。 二、簡答題 （每題8分，共16分）1、什么是過程控制系統(tǒng) 2、反饋控制系統(tǒng)的基本組成共6頁三、計(jì)算題（每題8分，共24分）1、圖2-1為由一RC組成的四端無源網(wǎng)絡(luò)。試列寫以U1（t）為輸入量，U2(t)為輸出量的網(wǎng)絡(luò)微分方程。2、已知一